16結(jié)晶器保護(hù)渣渣膜結(jié)構(gòu)對傳熱的影響9-1

1、第四屆發(fā)展中國家連鑄國際會議（CCC’08）基金項目：國家自然基金資助項目(編號：50574109)作者簡介：趙艷紅，女，山東省菏澤市人，碩士研究生冶金工程.郵箱：zhaoyanhong@cqu.結(jié)晶器保護(hù)渣渣膜結(jié)構(gòu)對傳熱的影響趙艷紅，唐萍，文光華，巴鈞濤（重慶大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院中國，400044）摘要：針對生產(chǎn)實際用中碳鋼寬板坯保護(hù)渣，在獲得實際渣膜和對應(yīng)熱流的基礎(chǔ)上，本文主要研究了實際渣膜結(jié)構(gòu)(晶粒大小、表面粗糙度和渣膜厚度)對

2、傳熱熱流的影響；利用實驗室開發(fā)的結(jié)晶器渣膜熱流模擬儀測試實際用渣的熱流并制取固態(tài)渣膜，研究實驗室所得渣膜結(jié)構(gòu)與所測熱流的關(guān)系。研究表明結(jié)晶器渣膜熱流模擬儀可以較好的反映固態(tài)渣膜與結(jié)晶器壁接觸的界面熱阻的情況，這實現(xiàn)了實驗室對渣膜結(jié)構(gòu)與傳熱熱流關(guān)系的模擬研究，為保護(hù)渣的合理配置提供了理論依據(jù)和方法。關(guān)鍵詞：連鑄結(jié)晶器保護(hù)渣熱流渣膜結(jié)構(gòu)分類號：分類號：TF777TheEffectofMoldSlagFilmStructureontheHea

3、ttransferZHAOYanhongTANGPingWENGuanghuaBAJuntao（CollegeofMaterialsScienceEngineeringChongqingUniversityChongqing400044China）Abstract:Aimingatthecontinuouscastingmoldfluxofwideslabincastingmediumcarbonsteelinpracticebased

4、onthepracticalslagfilmcrespondingheatfluxobtainedthisarticlefocusedontwoaspectsoneftheeffectsofslagfilmstructure(crystalsizeslagfilmsurfaceroughnessthickness)ontheheatfluxtheotherftherelationsbetweenslagfilmstructurewith

5、thesamecompositionasthefield’sretrievedinthelabtheheatfluxmeasuredbytheheatfluxsimulatofmoldslagfilmthatisahomemadeequipment.Withthistypeofequipmentitwaspossibletoreflecttheinterfacethermalresistancebetweenmoldslagfilmwe

6、ll.Inadditionithadrealizedthestudyontherelationbetweenheatfluxslagfilmstructureinthelabaswellasprovidedthetheeticalbasismethodfcollocatingmoldpowdersreasonably.Keywds:continuouscastingmoldfluxheatfluxslagfilmstructure1引言

7、結(jié)晶器保護(hù)渣廣泛應(yīng)用于連續(xù)鑄鋼過程中，它的使用對于改善鑄坯的表面質(zhì)量以及提高整個連鑄過程的工作效率起著重要作用[1]。這是因為流入結(jié)晶器與鑄坯之間的保護(hù)渣層對從鑄坯到結(jié)晶器的傳熱以及鑄坯的潤滑具有關(guān)鍵影響。其中流入鑄坯與結(jié)晶器之間的液渣層作為潤滑劑保證了對鑄坯的潤滑，而由于結(jié)晶器冷卻水作用形成的固態(tài)渣膜層對于控制傳熱具有重要作用[2]。從高溫鋼水到結(jié)晶器冷卻水的傳熱機理是非常復(fù)雜的，該傳熱過程包括以下幾個環(huán)節(jié)：(1)凝固坯殼的傳熱、(2

8、)保護(hù)渣渣膜的傳熱、(4)固態(tài)渣膜與銅結(jié)晶器壁之間的界面?zhèn)鳠帷?5)銅結(jié)晶器的傳熱[3]。由于凝固坯殼和結(jié)晶器壁的導(dǎo)熱系數(shù)比較大，因此為了改善傳熱，應(yīng)該重點研究保護(hù)渣層的傳熱和固態(tài)渣膜與銅結(jié)晶器壁之間的界面?zhèn)鳠?。然而，保護(hù)渣層包括液渣層和固渣層，而液渣層的傳熱能力較強，所以熱量從高溫鋼水傳輸?shù)浇Y(jié)晶器冷卻水的限制性環(huán)節(jié)是固態(tài)渣膜與銅結(jié)第四屆發(fā)展中國家連鑄國際會議（CCC’08）33結(jié)果與討論3.1生產(chǎn)實際渣膜結(jié)構(gòu)與熱流的關(guān)系圖3為中碳鋼在

9、拉速為0.8～1.0mmin條件下，用的表1所示的五個保護(hù)渣的現(xiàn)場熱流值。根據(jù)對這五個渣的生產(chǎn)實際渣膜結(jié)構(gòu)分析知，五個渣析出的主要礦物皆為對傳熱有很好控制作用的槍晶石晶體。對靠近結(jié)晶器壁的渣膜通過掃描電鏡觀察，發(fā)現(xiàn)從1到4號渣的晶粒逐漸增大，5號渣略有減小，晶粒的大小影響到渣膜表面粗糙度的大小，圖4為研究渣膜的表面粗糙度變化特征。研究表明，粗糙度與晶粒大小的變化趨勢是一致的，晶粒增大，表面粗糙度增大。0.60.70.80.91.01.1

10、1.21.31.41.51.612345渣號熱流Mw?m2圖3各生產(chǎn)現(xiàn)場渣的熱流測試結(jié)果Fig.3Heatfluxofpracticalslagfilm15202530354012345渣號表面粗糙度m0.01.02.03.04.05.0渣膜厚度mm表面粗糙度渣膜厚度圖4各渣樣表面粗糙度和渣膜厚度測試結(jié)果Fig.4Surfaceroughnessslagfilmthickness由圖3、圖4反映，渣膜表面的粗糙度增加，結(jié)晶器內(nèi)的傳熱熱流

11、降低。這是由于渣膜表面粗糙度增加，渣膜與結(jié)晶器壁接觸的界面熱阻越大，對傳熱的抑制作用，導(dǎo)致結(jié)晶器內(nèi)的傳熱熱流降低。圖4還反映了各成分固態(tài)渣膜的厚度特征，圖5反映了渣膜厚度與結(jié)晶器傳熱熱流的關(guān)系。從圖中可以看出，對于用于同一鋼種類型的保護(hù)渣渣膜厚度變化不是很明顯，其變化范圍為2.00～2.51mm。并且與傳熱熱流之間沒有明顯的相關(guān)性。推測原因為，對于包晶中碳鋼保護(hù)渣，由于結(jié)晶性能較好，熱流的大小主要受渣膜結(jié)構(gòu)引起的表面粗糙度的控制，渣膜厚

12、度影響較小。1.82.02.22.42.60.80.91.01.11.21.31.4結(jié)晶器傳熱熱流Mw.m2固態(tài)渣膜厚度mm圖5渣膜厚度與結(jié)晶器傳熱熱流的關(guān)系Fig.5Relationbetweenslagfilmthicknessheatflux同時，為了了解實際生產(chǎn)過程中彎月面以下不同高度位置的渣膜結(jié)構(gòu)與熱流的關(guān)系，對3號渣在彎月面以下不同高度位置依次取出1#～5#渣，分析測試了結(jié)晶器高度方向上渣膜的表面粗糙度，測試結(jié)果如圖6所示。